Nanoplating of functional plasmonic gold and silver films

功能性等离子体金银薄膜的纳米电镀

基本信息

项目摘要

Metal nanoparticles are known for their unique optical properties, such as their interaction with visible light or near-infrared radiation due to the excitation of localized surface plasmons. The plasmon resonance conditions strongly depend on the local chemical environment of the nanoparticles. For instance, the adsorption of molecules on the surface of a nanoparticle can alter the refractive index of its surrounding medium, causing a change in the nanoparticle-light interaction, which enables the optical detection of such processes. Based on this principle, optical sensors can be prepared, which can detect biomolecules rapidly, selectively and in trace amounts. Accordingly, plasmonic detection elements are promising components for a next generation of efficient biosensors, with important implications for medical diagnostics.This research proposal aims at demonstrating the potential of the electroless plating technique to synthesize gold and silver nanoparticle coatings for optical biosensing. Novel facile and versatile strategies for the deposition of nanoparticle films exhibiting localized surface plasmon resonance are in high demand, and electroless plating displays a promising wet-chemical option for this task: The method is simple, easily scalable, flexible regarding the substrate shape and material, and allows to widely adjust the functional properties of the deposited material.Traditionally, electroless plating is employed to fabricate closed metal films. Within the outlined project, the nanoscale control of electroless gold and silver plating will be enhanced to enable the production of well-defined nanoparticulate coatings. To this end, the involved seeding and plating reactions will be mutually optimized. Based on a systematic evaluation of the reaction parameters, strategies will be developed to control the density, size and shape of the resulting nanoparticles. Aside from ex situ morphological and compositional characterization, the plasmon resonance of the films will be analyzed by in situ spectroscopy in the course of their growth. The correlation between structural and optical evolution will be utilized to develop real-time controlled plating processes for nanoparticle films tailored toward the specific functional needs of plasmonic biosensing. Finally, selected nanoparticle coatings will be decorated with receptor molecules for the selective binding of biological analytes according to the key-lock-principle. This interaction will be used to investigate the biosensing performance of optimized systems.
金属纳米粒子以其独特的光学特性而闻名,例如由于局部表面等离子体的激发而与可见光或近红外辐射相互作用。等离子共振条件很大程度上取决于纳米颗粒的局部化学环境。例如,纳米颗粒表面的分子吸附可以改变其周围介质的折射率,从而导致纳米颗粒与光相互作用的变化,从而能够对此类过程进行光学检测。基于这一原理,可以制备出能够快速、选择性、微量检测生物分子的光学传感器。因此,等离子体检测元件是下一代高效生物传感器的有前途的组件,对医学诊断具有重要意义。本研究计划旨在展示化学镀技术合成用于光学生物传感的金和银纳米颗粒涂层的潜力。人们对沉积具有局域表面等离子体共振的纳米粒子薄膜的新颖简便且通用的策略有很高的需求,而化学镀为这项任务提供了一种有前途的湿化学选择:该方法简单、易于扩展、在基材形状和材料方面灵活,并且允许广泛调整沉积材料的功能特性。传统上,化学镀用于制造封闭的金属薄膜。在概述的项目中,化学镀金和银镀层的纳米级控制将得到加强,以能够生产明确的纳米颗粒涂层。为此,所涉及的接种和电镀反应将相互优化。基于对反应参数的系统评估,将制定策略来控制所得纳米颗粒的密度、尺寸和形状。除了非原位形态和成分表征之外,薄膜生长过程中的等离激元共振也将通过原位光谱进行分析。结构和光学演化之间的相关性将用于开发纳米​​颗粒薄膜的实时控制电镀工艺,以满足等离子体生物传感的特定功能需求。最后,选定的纳米颗粒涂层将用受体分子装饰,以便根据钥匙锁原理选择性结合生物分析物。这种相互作用将用于研究优化系统的生物传感性能。

项目成果

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Expanding the boundaries of metal deposition: High aspect ratio silver nanoplatelets created by merging nanobelts
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2018.01.103
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    F. Muench;A. Vaskevich;R. Popovitz‐Biro;T. Bendikov;Y. Feldman;I. Rubinstein
  • 通讯作者:
    F. Muench;A. Vaskevich;R. Popovitz‐Biro;T. Bendikov;Y. Feldman;I. Rubinstein
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